Roulements à billes à gorge profonde vs roulements à rouleaux cylindriques pour charges purement radiales : charge, vitesse et désalignement

Vers quel type la magnitude de la charge radiale oriente

Commencez par la charge, pas par le prix. Un roulement à billes supporte la charge par contact ponctuel, où les billes rencontrent la piste sur de petites ellipses ; un roulement à rouleaux la supporte par contact linéique sur la longueur du rouleau^6,10.

C'est cette géométrie qui explique qu'un roulement à rouleaux supporte généralement une capacité de charge dynamique de base plus élevée qu'un roulement à billes de même alésage et diamètre extérieur.

Et que la règle empirique de sélection oriente les charges légères à modérées vers les roulements à billes et les charges lourdes vers les roulements à rouleaux^10,15.

Pour une charge purement radiale, un Cylindrical Roller Bearings est le type que cette géométrie favorise, et un Deep Groove Ball Bearings est le type qui convient aux charges radiales plus légères.

Le même contact linéique qui augmente la capacité génère également plus de frottement et de chaleur par tour, l'avantage de charge n'est donc pas gratuit¹⁰.

Avant de vous engager, demandez à chaque fournisseur les valeurs Cr et C0r de son candidat à votre alésage, car les sources ne fournissent pas de capacité CRB à un alésage comparable à une référence DGBB.

La vitesse requise exclut-elle le roulement à rouleaux

Le contact linéique génère plus de frottement et de chaleur par tour que le contact ponctuel, les roulements à rouleaux ont donc généralement une vitesse limite et une valeur dN inférieures à celles d'un roulement à billes de taille comparable^10,15.

Si votre objectif de vitesse est élevé, c'est ce mécanisme qui décide du type : le DGBB est celui qui peut l'atteindre, et le CRB est celui que vous devrez peut-être écarter.

Le 6304ZZ, un DGBB à alésage 20 mm, montre combien le choix du joint seul déplace le plafond : 14000 tr/min en version ZZ/2RS, 10000 tr/min avec joints à contact DU/DDU, et 17000 tr/min ouvert².

La traînée des joints est la raison pour laquelle les valeurs avec joints sont inférieures à celle du roulement ouvert^1,2. Ainsi, un DGBB joint peut encore atteindre un objectif de vitesse qu'un roulement ouvert atteindrait plus facilement, et l'écart entre les deux est de plusieurs milliers de tr/min à cet alésage².

Aucune source de cet ensemble ne publie de vitesse limite de CRB au même alésage, vous ne pouvez donc pas lire une comparaison de vitesse comparable sur cette page. Demandez au fournisseur la vitesse limite et le dN du CRB à votre alésage et comparez-les à votre tr/min requis¹⁵.

Quand le désalignement élimine les deux types de la liste restreinte

Ni un roulement à billes à gorge profonde ni un roulement à rouleaux cylindriques n'est une conception auto-aligneuse^5,8,12. Si un alignement parfait ne peut pas être garanti, les recommandations sont de privilégier des conceptions auto-aligneuses ou de prévoir un jeu interne plus généreux⁵.

Les arbres longs, une faible précision de montage ou un risque de flexion de l'arbre vont dans le même sens⁸.

Un roulement à billes auto-aligneur permet au roulement de s'articuler sans blocage, mais sa capacité de charge est inférieure à celle d'un roulement à gorge profonde comparable, vous échangez donc de la capacité contre de l'alignement¹².

Le désalignement et la déformation du logement réduisent également la durée de vie réelle en dessous du L10 calculé, et les sources décrivent l'analyse par éléments finis et le bombé optimisé des rouleaux comme des moyens de minimiser cette réduction plutôt que de l'éliminer²⁰.

Aucune source de cet ensemble ne donne de désalignement angulaire admissible en degrés ou en mrad pour un DGBB ou un CRB, vous ne pouvez donc pas vérifier un angle de désalignement par rapport à une limite publiée ici.

Si l'alignement de votre arbre ou de votre logement est incertain, demandez au fournisseur quel désalignement angulaire sa conception spécifique tolère et comment il dégrade la durée de vie en conséquence.

L'application nécessite-t-elle une localisation axiale

Une charge purement radiale ne détermine pas à elle seule le type, car le montage peut encore nécessiter une localisation axiale de l'arbre. Un DGBB peut supporter des charges radiales plus des charges axiales dans les deux sens ; sous charge purement radiale, son angle de contact est nominalement nul.

Et lorsqu'une charge axiale est appliquée, un angle de contact se développe, mais la capacité axiale ne dépasse généralement pas environ 20 à 30 % de la capacité de charge radiale statique¹.

Un roulement à rouleaux cylindriques standard est uniquement radial, sauf si une conception à épaulements telle que NUP ou NH est spécifiée^17,19.

Un CRB avec une seule bague lisse est le roulement préféré côté flottant, car les rouleaux glissent sur la bague lisse et le roulement absorbe le déplacement axial au lieu de le combattre¹⁹. Cela fait du CRB standard un bon choix pour une position flottante et un mauvais choix pour une position de localisation.

Si votre montage nécessite une localisation axiale, spécifiez soit un DGBB, soit passez à une conception à rouleaux NUP/NH à épaulements, et confirmez avec le fournisseur laquelle de ses variantes de CRB supporte une charge axiale.

Frottement, chaleur et rigidité : ce que les sources donnent et ne donnent pas

La différence de frottement suit la même géométrie que la différence de charge. Le contact ponctuel donne au DGBB un frottement et une chaleur par tour plus faibles, tandis que le contact linéique du CRB génère plus des deux^1,10.

C'est la réponse directionnelle, et elle est cohérente entre les sources. Ce que les sources ne fournissent pas, c'est une valeur de couple de frottement ou une valeur de rigidité radiale pour l'un ou l'autre type à un alésage commun, vous ne pouvez donc pas chiffrer la différence à partir de cette page.

Si le couple de frottement ou la déflexion radiale importent pour votre conception — par exemple lorsque l'évacuation de la chaleur ou la rigidité de l'arbre est une contrainte — demandez ces valeurs au fournisseur pour son candidat spécifique à votre alésage, en même temps que la capacité de charge.

Le choix du type peut être fait sur les preuves directionnelles ; l'ampleur de la pénalité de frottement et de rigidité ne le peut pas.

Lubrification et étanchéité : régler le choix des joints avec l'objectif de vitesse

La traînée des joints réduit la vitesse limite du DGBB, la décision d'étanchéité et l'exigence de vitesse doivent donc être réglées ensemble plutôt que l'une après l'autre^1,2. Le 6304ZZ illustre l'ampleur de cet effet : 14000 tr/min en version ZZ/2RS contre 17000 tr/min ouvert, avec des joints à contact DU/DDU à 10000 tr/min².

Si vous spécifiez un DGBB joint pour la protection contre la contamination, vous acceptez un plafond de vitesse inférieur à celui de la version ouverte du même roulement.

Les sources décrivent les variantes jointes de DGBB et leur effet sur la vitesse, mais ne donnent aucune donnée d'étanchéité ou de débit d'huile pour un roulement à rouleaux cylindriques. Vous ne pouvez donc pas supposer qu'une option de CRB joint existe ni ce qu'elle vous coûterait en vitesse.

Avant de rédiger la demande de prix, confirmez avec le fournisseur quelles variantes jointes ou protégées il propose réellement pour le type que vous avez choisi, et quelle vitesse limite s'applique à cette variante.

Ce qu'il faut obtenir du fournisseur avant de fixer le type

Les sources ne donnent pas de prix comparable, de MOQ, de délai de livraison ou de données de certificat d'inspection pour ces deux types à un alésage commun. Le dossier commercial doit donc être construit à partir des réponses des fournisseurs plutôt que de cette page.

Les preuves de coût sont uniquement directionnelles : un DGBB est décrit comme généralement l'option de roulement à billes la plus économique en raison de la production de masse. Et les roulements à rouleaux sont généralement plus chers à taille et qualité égales^1,25.

Utilisez la liste de contrôle ci-dessous pour recueillir les chiffres que les sources ne fournissent pas.

• ✓Cr et C0r pour le CRB candidat à votre alésage, à comparer avec la capacité du DGBB
• ✓Vitesse limite et dN pour le CRB candidat à votre alésage, à comparer avec votre tr/min requis
• ✓Désalignement angulaire admissible pour la conception spécifique, car aucun angle n'est publié pour l'un ou l'autre type
• ✓Couple de frottement et rigidité radiale à votre alésage, car les sources ne donnent ni l'un ni l'autre
• ✓Disponibilité de variante jointe ou protégée et sa vitesse limite, pour le type que vous choisissez
• ✓Prix unitaire, MOQ et délai de livraison engagé pour les deux types à votre alésage, car seules des preuves de coût directionnelles existent
• ✓Classe de précision et précision de rotation proposées par le fournisseur, et le certificat d'inspection qu'il fournira avec

Où les sources présentent la différence de coût différemment

Les deux affirmations de coût ci-dessous ne sont pas contradictoires — l'une décrit les roulements à billes comme le choix économique général, l'autre décrit les roulements à rouleaux comme plus chers à taille et qualité égales.

Mais elles présentent la comparaison différemment, un acheteur ne doit donc lire ni l'une ni l'autre comme un prix unitaire. Traitez les deux comme directionnelles et demandez à chaque fournisseur ses propres chiffres.

Avant de demander un devis

• aucune valeur Cr ou C0r pour un roulement à rouleaux cylindriques dans un alésage comparable à celui du DGBB 6304ZZ.
• aucun calcul de durée de vie L10 pour l'un ou l'autre type sous votre charge radiale et votre vitesse réelles.
• Demandez les destinations d'export concernées, des références en parc installé et des contacts clients comparables.
• aucun désalignement angulaire admissible en degrés ou mrad pour le DGBB comme pour le CRB.
• aucun effet quantifié d'un angle de désalignement donné sur la répartition de charge ou la durée de vie pour l'un ou l'autre type.
• aucun tableau des rapports Fa/Fr admissibles pour l'un ou l'autre type.
• aucune valeur de couple de frottement ou de rigidité radiale pour l'un ou l'autre type à un même alésage.
• aucune méthode de lubrification ni exigence de débit d'huile propres aux roulements à rouleaux cylindriques (CRB).
• Demandez un devis écrit précisant la base de prix, la quantité minimale de commande, l'outillage, les conditions de paiement et le délai de production.
• Demandez les numéros de certificats, les organismes émetteurs, le périmètre et la validité pour le modèle exact et le marché de destination.
• aucune information sur la disponibilité de variantes à joint ou à capot pour le CRB.